3.3 Hoe reageren spieren op impulsen van het zenuwstelsel?

Veel exocriene klieren, zoals melk-, zweet-, speeksel-, talg- en traanklieren, bestaan uit één of meerdere klierblaasjes, die via een afvoergang in verbinding staan met het uitwendig milieu. Elk klierblaasje bestaat uit een of meerdere lagen kliercellen die secreten aanmaken uit bouwstoffen aangevoerd door bloedvaten. Samentrekbare cellen helpen de kliercellen om hun secreet af te scheiden. ` Maak oefening 30, 31 en 32 op p. 180. Je hoort weleens iemand zeggen dat iemand naar zweet stinkt. Maar zweet is eigenlijk geurloos. Sommige bacteriën die op de huid voorkomen, breken stoffen in het zweet af. Het zijn die afbraakstoffen die een onaangename geur hebben. Dat heeft ook niets met een slechte hygiëne te maken: er leven bacteriën op ieders huid. Die onaangename geur ontstaat bovendien alleen op welbepaalde plaatsen, zoals de oksels en de schaamstreek. Dat komt omdat er twee soorten zweetklieren zijn. In de oksels, schaamstreek en rond de anus zijn er zweetklieren die de hele dag door een olieachtig secreet produceren, dat via haartjes naar de oppervlakte van de huid komt. De onaangename geur ontstaat door afbraak van dat zweet. Op de rest van het lichaam komt een ander soort zweetklieren voor, die een waterig secreet rechtstreeks op de huid uitscheiden. Dat zweet dient vooral voor het regelen van de lichaamstemperatuur (afkoelen), behalve op de handpalmen en de voetzolen, waar het voor een betere grip zorgt. WEETJE 3.3 Hoe reageren spieren op impulsen van het zenuwstelsel? Eerder in dit thema leerde je al dat het zenuwstelsel spieren kan aansturen om een gewenste toestand te bereiken, zoals het opspannen van bepaalde spieren in je been omdat je door de benen zakt (strekreflex in beenspieren). Maar ook voor tal van andere acties maak je gebruik van spieren. ©VAN IN

Los de opdrachten op om iets meer over de functie van spieren te ontdekken.

1 Beantwoord de vragen in de eerste kolom. 2 Bij alle situaties worden spieren gebruikt. Duid in de laatste kolom aan of de nodige spieren gecontroleerd kunnen worden door de vrije wil of niet. Onder controle • Wat gebeurt er met de haren op je arm als je het koud krijgt? van de wil? ja nee • Leg je hand met de palm op tafel. Welke vingers kun je optillen zonder dat de andere vingers van de tafel komen? ja nee • Leg je handen op je slapen. Maak kauwende bewegingen met je onderkaak. Wat voel je? ja nee • Wat gebeurt er wanneer je het te koud hebt? Je bloedvaten vernauwen door spiertjes in je huid en je huid wordt minder doorbloed en bleker. … Je bloedvaten worden breder door spierwerking, waardoor je huid meer warmte afgeeft aan de omgeving.

ja nee • Hoe verandert de diameter van je pupil als je naar een felle lichtbron kijkt? ja nee • Wat gebeurt met je hartslag tijdens een inspanning? ja nee Sommige spieren lijken uit zichzelf te werken, zoals de spieren rond de spijsverteringsorganen en de spieren in de wanden van de bloedvaten en de luchtwegen. Die spieren kunnen we dus niet bewust aanspannen of ontspannen. Ze worden gladde spieren genoemd en hun werking wordt geregeld door het autonoom zenuwstelsel. Andere spieren kunnen we bewust aansturen om een gewenste handeling uit te voeren. Denk bijvoorbeeld aan het snijden van een ui, het grijpen van een voorwerp, het lichaam in een bepaalde positie brengen, gezichtsuitdrukkingen en voortbeweging. Spieren die onder controle van de wil staan, zijn verbonden met het skelet. Ze worden daarom skeletspieren genoemd. Skeletspieren overbruggen vaak één of meerdere gewrichten, en door de werking van de spieren zullen beenderen ten opzichte van elkaar worden bewogen. Skeletspieren worden aangestuurd door het somatisch ©VAN IN zenuwstelsel.

Zowel het somatisch zenuwstelsel als het autonoom zenuwstelsel worden aangestuurd door het centraal zenuwstelsel en zorgen dus voor de reacties van de effectoren.

De hartspier is een buitenbeentje: ze heeft geen signaal van het zenuwstelsel nodig om samen te trekken. Die impuls ontstaat in het hart zelf. Bij een inspanning verhoogt de hartslag en na een inspanning verlaagt ze terug. De snelheid van samentrekken (de hartfrequentie) wordt niet in het hart zelf geregeld, maar wordt beïnvloed door het autonoom zenuwstelsel.

Er zijn drie typen spieren: • Skeletspieren staat onder controle van de wil en worden aangestuurd door het somatisch zenuwstelsel. • Gladde spieren bevinden zich in de organen en hun werking kan niet bewust gecontroleerd worden. Hun werking staat onder controle van het autonoom zenuwstelsel. • De hartspier is een speciale spier die uit zichzelf samentrekt, maar het ritme van samentrekkingen kan beïnvloed worden door het autonoom zenuwstelsel. Tijdens elke hartslag trekken hartspiercellen bijna tegelijkertijd samen om zo het bloed in de aorta en de longslagader te stuwen. Soms loopt het fout: de hartspiercellen trekken niet langer synchroon maar eerder chaotisch samen: het hart fibrilleert. Daardoor kan het hart bijna geen bloed meer in de slagaders pompen. Met een defibrillator dient men een elektrische schok toe. Daardoor trekken alle hartspiercellen samen en zo hoopt men het hart even te ‘resetten’ om de hartspiercellen terug synchroon aan het werk te krijgen. Snel optreden is de boodschap: op veel plaatsen hangen daarom inmiddels AED-apparaten (AED staat voor Automatische Externe Defibrillatoren) die stap voor stap instructies geven, zodat iedereen ze kan gebruiken. WEETJE BEKIJK DE VIDEO A Macroscopische bouw van skeletspieren Als je een horizontaal doorgesneden stuk ham bestudeert, kun je meerdere spieren onderscheiden doordat rondom elke spier een stevig wit vlies loopt, de spierschede. Ze bestaat uit bindweefsel, dat alle delen van de spier samenhoudt en zorgt dat bij beweging de spieren over elkaar kunnen schuiven zonder te beschadigen. Elke spier is opgebouwd uit vele spierbundels die ook door bindweefsel zijn omgeven, de bundelschede. Elke spierbundel bestaat uit talrijke evenwijdig aan elkaar lopende spiervezels die met het blote oog niet zichtbaar zijn. ©VAN IN

onderhuids vet

spierschede

spier

bundelschede Elke spiervezel is omgeven door een zeer elastisch bindweefsel dat de spiervezels bijeenhoudt. Doorheen dat bindweefsel lopen haarvaten die voedingsstoffen en zuurstofgas aanbrengen en zenuwen die de werking van de spiervezels aansturen. De verschillende soorten bindweefsel verenigen zich buiten de spier tot een pees. Pezen lopen vaak over gewrichten en hechten de spierbuik, die is opgebouwd uit spierweefsel, vast aan een bot.

triceps

Afb. 86 Van spier naar spiervezel

biceps spierbuik spierschede

spierbundel met bundelschede spiervezel

bundelschede bloedvat pees Elke spiervezel wordt aangestuurd door een aftakking van het axon van een motorisch neuron. Het eindknopje van het axon wordt de motorische eindplaat genoemd. Ter hoogte van die synaps wordt de impuls van de zenuwcel omgezet in een signaal dat de spiervezel aanstuurt. Alle spiervezels die onder controle staan van één motorisch neuron, zullen dus tegelijkertijd aangestuurd worden; ze ontvangen tegelijk een impuls en trekken tegelijk samen. Daarom worden ze een motorische eenheid genoemd.©VAN IN

motorische eindplaat

axon

dwarsgestreepte spiervezel

Afb. 87 Alle spiervezels die impulsen ontvangen van eenzelfde neuron vormen een motorische eenheid.

Een spier is omgeven door een spierschede en bevat meerdere spierbundels, die elk omgeven zijn door een bundelschede. Elke spierbundel is opgebouwd uit vele spiervezels, waartussen bindweefsel ligt. Het bindweefsel verenigt zich buiten de spierbuik tot een pees, waarmee de spier aan een bot is vastgehecht.

Doorheen het bindweefsel lopen bloedvaten, die voedingsstoffen en zuurstofgas tot bij de spiervezels brengen en uitlopers van zenuwen, die de spiervezels aansturen.

Motorische axonen lopen ook door het bindweefsel. Ze vertakken zich en zijn verbonden met meerdere spiervezels. Al die spiervezels zullen tegelijk samentrekken, ze vormen een motorische eenheid. De plaats waar de zenuw op de spier aansluit, is de motorische eindplaat.

` Maak oefening 33, 34 en 35 op p. 180 en 181.

B Microscopische bouw van skeletspieren,

gladde spieren en hartspier Door de verschillende manier van aansturing worden skeletspieren, gladde spieren en hartspieren op een verschillende manier gebruikt. Of er ook een verschil is in de cellulaire bouw van de weefsels, kan onderzocht worden door de weefsels te bestuderen onder een microscoop.

Hoe zijn de verschillende types spierweefsel microscopisch opgebouwd? Kruis aan.

Vorm van cel/ spierweefsel Dwarsgestreept? Aantal kernen skeletspier (mens) cilindrisch spoelvormig kort, vertakt ja nee één meerdere gladde spier (hond) cilindrisch spoelvormig kort, vertakt ja nee

één meerdere OPDRACHT 29 ©VAN IN

hartspier (konijn)

cilindrisch spoelvormig kort, vertakt ja nee één meerdere

Skeletspieren zijn opgebouwd uit eenheden die we spiervezels noemen. Het zijn grote cilindrische structuren die ontstaan door samensmelting van meerdere cellen en daardoor meerdere kernen bevatten. In elke spiervezel liggen een groot aantal eiwitvezels, de spierfibril, in lengterichting naast elkaar. Elke spierfibril is zelf opgebouwd uit een groot aantal samentrekbare eenheden of sarcomeren, waarin dikke en dunne eiwitdraden op een zeer regelmatige manier gerangschikt zijn. Het is die regelmatige rangschikking die een dwarsgestreept patroon van donkere en lichte banden veroorzaakt. spierbuik

Afb. 88 Een spiervezel is opgebouwd uit spierfibrillen. Elke spierfibril is een aaneenschakeling van een groot aantal sarcomeren. De regelmatige ordening van de eiwitdraden in een sarcomeer veroorzaakt een patroon van dwarse streping.

Gladde spieren zijn opgebouwd uit spoelvormige cellen die elk één kern bevatten. Ze vertonen geen dwarse streping omdat hun eiwitdraden niet sterk geordend zijn. Cellen van de hartspier zijn kort en vertakt. Ze bevatten één centraal gelegen celkern. Net zoals skeletspieren vertonen ze een duidelijke dwarse streping omdat de eiwitdraden sterk geordend zijn. Een hart moet geen signaal van het zenuwstelsel ontvangen om samen te trekken. Het signaal ontstaat in het hart zelf en moet van cel tot cel worden doorgegeven. Het is dus belangrijk dat hartspiercellen goed met elkaar kunnen communiceren. Ze zijn daarom stevig met elkaar verbonden. Die verbinding tussen twee hartspiercellen is zichtbaar als een donkere lijn. Spiervezels behoren tot de grotere ‘cellen’ van een menselijk lichaam. Ze zijn tot 0,1 mm dik en kunnen langer dan 10 cm worden. In de kleermakersspier, die loopt van de bovenzijde van het bekken tot de binnenkant van de knie, zijn sommige spiervezels 30 cm of langer. WEETJE

spierschede spiervezel

spierbundel met bundelschede bundelschede bloedvat pees lichte donkere band band

lichte band spierfibril spiervezel kern 3D ©VAN IN 160 tHema 02 HoofDstuk 3

Bekijk de video en beantwoord de vragen.

Het filmpje start met een herhaling van de macroscopische en microscopische bouw van een spier. Daarna wordt getoond hoe spieren samentrekken op (sub)microscopisch niveau. 1 Wat gebeurt er in de spier als de spier samentrekt? 2 Hoe wordt een spiervezel korter? Je zag al dat spieren (uitgezonderd de hartspier) aangestuurd worden door het zenuwstelsel. Als een elektrisch signaal spiervezels bereikt, schuiven de eiwitdraden over elkaar. Zo worden de einden van alle sarcomeren in de spierfibrillen van een spiervezel naar elkaar getrokken, waardoor de spiervezel korter wordt. Door het korter worden van de spiervezels, spant een spier op.

BEKIJK DE VIDEO BEKIJK DE VIDEO

spiervezel spierfibril spierfibril/ eiwitvezel

dikke eiwitdraad dunne eiwitdraad sarcomeer in opgespannen spier

sarcomeer in ontspannen spier Afb. 89 Als een spiervezel een impuls ontvangt, worden de sarcomeren korter. ©VAN IN tHema 02 HoofDstuk 3 161

Skeletspieren zijn opgebouwd uit lange, cilindervormige spiervezels, die meerdere kernen bevatten. In spiervezels liggen talrijke eiwitvezels of spierfibrillen. Spierfibrillen zijn opgebouwd uit een reeks samentrekbare eenheden of sarcomeren, waarin eiwitdraden op regelmatige wijze geordend zijn. Die regelmatige ordening veroorzaakt de dwarse streping van de spiervezels. Gladde spieren zijn opgebouwd uit spoelvormige cellen zonder dwarse streping. In elke cel ligt één centraal gelegen kern. De hartspier is opgebouwd uit rechthoekige, vertakte cellen die een dwarse streping vertonen en één kern bevatten. Om vlot te kunnen samenwerken zijn de hartspiercellen stevig met elkaar verbonden. Als er een impuls aankomt bij de skeletspier, schuiven de eiwitdraden in de sarcomeren over elkaar, waardoor de sarcomeren korter worden. De spier spant op. spierbuik met pees aan bot spierbundel met bundelschede spiervezels spierfibrillen (= eiwitvezels) met sarcomeren eiwitdraden ` Maak oefening 36, 37, 38 en 39 op p. 181. C Antagonistische spierwerking Je leerde al dat een skeletspier wordt aangestuurd door het zenuwstelsel. Zodra impulsen aankomen in een skeletspier, trekken spierbundels in een spier samen. Door het opspannen wordt de spier korter en dikker. Vermits de uiteinden van skeletspieren aan beenderen verbonden zijn met pezen die over gewrichten heen lopen, zorgt het samentrekken van een spier voor de beweging van lichaamsdelen. Zo loopt de biceps over je ellebooggewricht heen en kan je biceps je arm doen buigen. De biceps wordt daarbij dikker en korter en trekt de onderarm naar de bovenarm toe. Omdat spieren enkel kunnen samentrekken als ze een impuls ontvangen, zijn voor tegengestelde bewegingen andere spieren nodig. Een spier kan dus niet uit zichzelf langer worden. Zo gebruiken we de triceps aan de achterzijde van de bovenarm om de arm weer te strekken. Spieren die tegengestelde bewegingen mogelijk maken rond één gewricht, zoals de biceps en de triceps, noemen we antagonisten. BEKIJK DE VIDEO ©VAN IN

biceps

spaakbeen biceps

triceps

OPDRACHT 31

Gebruik de afbeelding om de vragen te beantwoorden.

Bij het trappen van de bal maak je twee bewegingen na elkaar.

Eerst trek je je onderbeen naar je bovenbeen toe en buig je je kniegewricht. Daarna strek je je been weer en trap je tegen de bal. 1 Welke spier doet je been buigen? 2 Welke spier doet je been strekken? Daartoe loopt er een spier over je kniegewricht heen. Omdat de pezen van een skeletspier vaak over gewrichten lopen, zorgt het opspannen van een spier voor de beweging van een lichaamsdeel. Spieren kunnen enkel verkorten. Spieren die voor tegengestelde bewegingen zorgen zijn antagonisten. ` Maak oefening 40, 41 en 42 op p. 182.

spaakbeen ellepijp

opperarmbeen ellepijp

onderste dijspier (hamstrings) bovenste dijspier (quadriceps) kuitspier scheenbeenspier

triceps opperarmbeen Afb. 90 De spieren aan de voorzijde (biceps) en de achterzijde (triceps) van de bovenarm zijn antagonisten. ©VAN IN tHema 02 HoofDstuk 3 163